книги / Современные материалы и технологии в строительстве

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальныйисследовательский политехнический университет»

В.А. Голубев, К.А. Сарайкина

СОВРЕМЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета

2023

1

УДК 691-419+620.22:69](075.8) Г621

Рецензенты:

канд. техн. наук, доцент А.А. Орлов (Южно-Уральский государственный университет (НИУ)); д-р техн. наук, профессор В.А. Харитонов

(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)

Голубев, В.А.

Г621 Современные материалы и технологии в строительстве : учеб. пособие / В.А. Голубев, К.А. Сарайкина. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2023. – 102 с.

ISBN 978-5-398-02917-8

Рассмотрены основные группы строительных материалов, применяемых в настоящее время, и основные строительные технологии. Описано развитие материалов и строительных технологий с учетом исторических, климатических, социальных и природных особенностей той или иной местности. Рассмотрены ключевые свойства материалов, их взаимосвязь и условия их обеспечения в тех или иных условиях производства. Приведены причинноследственные связи при использовании тех или иных технологий строительства с учетом себестоимости объектов, их мобильности, а также обеспечения условий получения максимальной прибыли для инвесторов. Показана зависимость применяемых технологий строительства от целей, преследуемых его участниками.

Предназначено для студентов, изучающих дисциплину «Современные материалы и технологии в строительстве», всех форм обучения по профилю «Производство строительных материалов, изделий и конструкций» по направлению подготовки 08.04.01 «Строительство».

УДК691-419+620.22:69](075.8)

2

3

4

1. ВЫБОР СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЙ

Перечень строительных материалов, используемых в мировой строительной практике, достаточно большой, но при всем многообразии у этих материалов много общего.

Общими являются перечень позитивных свойств, необходимых для решения той или иной задачи (сохранение тепла, обеспечение высокой прочности, обеспечение высокой долговечности и т.п.), а также наличие, распространенность и доступность материала (сырья для его производства), в том числе спозицийэкономики иэкологии.

Необходимо понимать, что является причиной выбора того или иного материала. Только ли высокие технические характеристики материалаопределяютего, и, наконец, кто этотвыбор делает?

Бесспорно, строительные материалы являются основой строительства, именно они определяют возможные и рациональные технологии выполнения строительных работ.

На протяжении всей своей истории человечество строит самые разнообразные по назначению объекты. Большинство этих объектов со временем разрушается под воздействием природноклиматических факторов, а иногдаи самим человеком. Некоторые из выдающихся культовых сооружений сохранились до наших дней, например: мавзолей-мечеть Тадж-Махал (Индия), Парфенон (Греция), Колизей (Италия) и другие. Несмотря на различия в назначении и архитектурном стиле, все эти сооружения возведены из каменных материалов, обеспечивающих высокую долговечность, что и требовалось их создателям.

Другой подход используется людьми при строительстве своего жилья. Например, традиционный жилой дом во Вьетнаме возводится на сваях из бамбука и лиан, жилище монголов – юрта – из войлока и легкого деревянного каркаса, чукотский чум – из жердей (костей китов) и шкур животных.

Стоит обратить внимание на различия жилых домов в России, Украине, Германии и, например, Испании. Для России это

5

чаще деревянная рубленая изба, для Украины – мазанка из самана или глины, для Германии и Испании – каменные здания, как правило, из кирпича или керамических камней.

Почему же такие различия в материалах для строительства и архитектуре жилища?

Очевидно, что строительный материал для строительства жилья должен быть доступным в месте строительства, а также соответствовать по своему качеству требованиям, предъявляемым к жилому дому – обеспечение безопасности, сохранение тепла (прохлады) и т.п.

Для Вьетнама с его жарким климатом, сезонными ливнями, богатой и опасной фауной наиболее подходящими являются дома на сваях, из доступных древесных материалов хорошо защищающих помещения от палящих лучей солнца.

Для безлесной монгольской степи, с пронизывающими ветрами и лютым холодом зимой и зноем, летом лучше подходят юрты. К тому же монголы являются кочевниками–скотоводами, а юрты легко собираются, разбираются и перевозятся с одного пастбища на другое.

На Чукотке, в условиях тундры, трудно найти для строительства более подходящие материалы, чем кости и шкуры животных. Эти материалы обеспечивают сохранение тепла, что для этих мест является главной задачей.

На территории России, по крайней мере, в средней полосе, климат достаточно суровый, но в отличие от тундры или монгольской степи есть лес. Именно поэтому традиционные жилые дома в России строятся из леса, хорошо сохраняют как тепло холодной зимой, так и прохладу жарким летом.

На большей части Украины лесов нет, да и климат здесь значительно мягче российского. Здесь развито сельское хозяйство, доступна солома идостаточно глины, поэтому традиционная украинская хата построена из самана (глина с соломой).

Германия расположена в зоне положительных температур, на ее территории практически нет строевого леса. Именно эти

6

условия способствовали развитию производства керамических материалов для строительства жилья.

Испания, в отличие от Германии, имеет не теплый, а жаркий климат, но тоже не имеет строевого леса, однако имеет достаточно каменных природных и искусственных материалов. Испанский дом отличается от немецкого большим размером окон и защитой от солнца за счет архитектурных решений.

Таким образом, каждой климатической зоне и социокультурным традициям народов, ее населяющих, соответствуют свой архитектурный стиль при строительстве жилья и перечень строительных материалов из которых оно возводится.

Приведенное выше архитектурное разнообразие жилых объектов во многом зависит от наличия и свойств строительных материалов, имеющихся в месте строительства. Именно перечень доступных, в том числе по экономическим соображениям, строительных материалов определяет как выбор архитектурных решений, так и технологию строительства.

Безусловно, общемировое развитие техники и технологий изменило и продолжает менять подходы к строительству в целом и выбору строительных материалов в частности.

Строительство перестало удовлетворять человеческие нужды и перешло к удовлетворению потребностей. Необходимо понимать, что если нужды человека в тепле, безопасности носят объективный характер, то на потребности человека можно воздействовать, стимулируя их. Поскольку строительство превратилось в бизнес, потребности человека, безусловно, всячески стимулируются, и пределом потребностей выступают лишь экономические возможности отдельного человека–потребителя.

Принято считать, что современные материалы и технологии являются результатом научно-технического прогресса.

Отчасти это действительно так, но что является «движущей силой» так называемого прогресса, почему конкретные технологии и материалы появляются и распространяются в определенных социально-экономических и политических условиях?

7

Рассмотрим несколько примеров:

1. Создание промышленности сборного железобетона в

1959 году явилось ответом на необходимость значительного и резкого увеличения объемов строительства, в том числе жилищного. Этот шаг (не обсуждаем его правильность) был необходим для решения острых проблем экономики СССР, в которой при эвакуации в ходе войны на восток страны были перемещены сотни предприятий и миллионы людей, а западная часть страны была практически полностью разрушена в ходе боевых действий. После войны огромное количество людей проживало в бараках, землянках, а также в ветхих и аварийных зданиях.

Кстати, следует отметить, что резкое увеличение объемов жилищного строительства привело к отказу от так называемых «архитектурных излишеств» – сталинского ампира и уменьшению роли архитектуры и архитекторов в формировании облика наших городов. Целью минимизации влияния архитекторов была экономия средств при строительстве. Для большей убедительности было изменено даже название министерства («архитектуры и строительства» на «строительства и архитектуры»).

Таким образом, ускорение решения проблемы обеспечения граждан благоустроенным жильем за счет строительства типовых многоэтажных панельных домов привело к появлению букета новых проблем: скученность населения, отчужденность жителей многоэтажек, безопасность и вопросы эксплуатации жилого фонда.

В 1961 году в Ставрополе-на-Волге (сегодня это Тольятти) силами ученых и практиков строительной отрасли решался вопрос требуемого качества заполнителей для бетонов. Фракционировать или нет? Промывать или нет?

Отметим, что передовой, на тот момент, зарубежный опыт показывал эффективность фракционирования и промывки. Такие процедуры позволяли стабилизировать качественные характеристики бетонов, снизить расход цемента, а также повысить надежность конструкций, унифицировать технологию изготовления смесей и упростить контроль качества.

8

Но подготовка заполнителей стоит немалых денег. Кроме того, климат нашей страны, в отличие от стран Западной Европы и США, холодный, следовательно, промывка затруднительна. В итоге было принято компромиссное решение, которое на долгие годы определило пути развития строительной отрасли и сопутствующие этому решению проблемы.

2. В последние годы в жилищном строительстве РФ широкое распространение получила технология каркасно-монолитного строительства. Почему? Почему сейчас?

К моменту появления этой технологии на рынке России были широко представлены технологии панельного и объемноблочного строительства, а также строительства из мелкоштучных материалов (как правило, из керамического кирпича).

Как любая технология, каркасно-монолитная имеет перед другими преимущества, но имеет и недостатки, однако для понимания необходимо обратить внимание на особенности организации строительства по этой технологии и экономические результаты ее использования для инвесторов.

При каркасно-монолитной технологии строительства инвестор вкладывает средства в приобретение и подготовку строительной площадки, разработку проектно-сметной документации, привлечение необходимой строительной техники, рабочей силы и приобретение материалов. Казалось бы, то же самое инвестор делал бы и при панельном строительстве. Однако есть различия. Как правило, поставщиком панелей конкретной серии является одно предприятие, таким образом, возникает критическая зависимость от поставщика (своеобразная монополия). В случае форс-мажор- ных обстоятельств задержка при строительстве неизбежна, но даже не это главное. Главное в том, что основной объем добавленной стоимости в панельном строительстве остается на заводе с его огромными основными фондами, амортизацией оборудования, высоким энергопотреблением и достаточно большим штатом. Именно по этой причине, как правило, заводы по производству деталей КПД имеют собственные монтажные подразделения, что обеспечивает приемлемую общую рентабельность работ.

9

При каркасно-монолитном строительстве инвестор (заказчик) имеет широкий выбор поставщиков и субподрядчиков на отдельные виды работ (кладочные, отделочные и т.п.). При этом перечень работ непосредственно на объекте достаточно большой, в результате добавленнаястоимость, аследовательно, иприбыльинвесторавыше.

Что касается строительства из кирпича, нужно учесть, что эта технология является очень трудоемкой, требует высокой квалификации каменщиков и приводит к удлинению инвестиционного цикла. Инвестиционный цикл – это не что иное, как период времени от момента вложения инвестором финансовых средств до момента завершения строительства и сдачи объекта госкомиссии и реализации построенного (получения денег). Очевидно, что для инвесторов выгодно сокращение длительности инвестиционного цикла, так как это ведет к увеличению оборачиваемости капитала и прибыли.

Ввышеизложенном заключается интерес инвестора, но решение о возможности строительства 25-этажных зданий принимает власть, а не инвестор. По-видимому, у власти тоже есть некие интересы. В чем они? Сразу оговоримся, не нужно считать всех чиновников коррумпированными и подозревать, что такие решения властей вызваны личными финансовыми интересами. Попробуем разобраться в причинах таких решений.

Впериод плановой экономики приоритеты в строительстве многоэтажных жилых зданий были отданы технологии строительства панельных зданий до 12 этажей. Последние годы приоритет отдается каркасно-монолитной технологии строительства

сэтажностью 25 этажей и более.

Вто же время около 10 лет назад в Перми был принят новый генеральный план развития города, в соответствии с которым в городе было запрещено строительство жилых зданий более 6 этажей. По умолчанию это требование документа было нарушено и продолжает нарушаться. Почему?

Для реализации масштабного строительства жилья необходимо обеспечить квартальную застройку города, что позволяет

10